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1、35 導光板模具之微溝加工 Micro-grooving of light guide plate mold core 賴志良 Chih-Liang Lai 金屬工業研究發展中心 摘 要 對於應用在 PDA、數位相機、手機的中小尺寸 TFT-LCD 背光模組而言，以高亮度白光 LED 為光源，配合利用微溝式結構及無印刷式射出成形技術來生產一體成型導光板為目前業 者重要的研究課題，微溝式結構可有效導正光的角度，增加輝度效率與集中效果，且可縮短 組裝時間，達到高亮度化及降低成本的目的。本論文主要利用現有精密加工設備探討一體化 射出成形導光板模仁之微溝加工技術與製程，並針對微溝加工結果作進一步的討論
2、與分析。 關鍵詞背光模組(Backlight Unit)；導光板(Light Guide Plate)；微溝式結構(Micro-groove) Abstract The micro-groove structure has some advantages in guiding direction of light, improving brightness and uniformity of light guide plate of backlight unit, and can achieve the goals of quality promotion and cost reduction
3、 of mold in light guide plate production. The study deals micro-grooving process of mold core manufacturing, and make some discussions for result of micro-grooving process. 一、前言一、前言 導光板為背光模組(Backlight)中不可或缺之關鍵性組件，其形狀及材料組成決定了背光模組整體輝度及均一性性能上之表現。背光模組目前應用在各種資訊、通訊、消費產品上，其銷售的市場主力則以液晶顯示器(LCD)為主。為達成導光板在調整輝度
4、及均一化的功能，在製造技術上可分為以下兩種方式1-4： (1)點印刷式導光板 以往導光板印刷為將光源均一化分佈的常用方式，利用含高發散光源物質(如 SiO2及TiO2)的印刷材料，適當的分佈於導光板底面 ，藉由印刷材料對光源吸收再擴散放出的性質，破壞全反射效應造成的內部傳播，使光由正面射出並均勻分佈於發光區 ，但因出光的散射角較大及印刷點亮度對比較高 ， 必須使用較厚的擴散板(擴散)及稜鏡片(集光)達到其光學與外觀要求。 (2)射出成形一體化導光板 在導光板底面以切削方式(Slot cut)製作出一條條長溝型的結構，溝兩側的反射鏡面破壞原來全反射作用，使光源能由導光板正面射出，經由長溝型間的寬
5、度及深度的變化(反射鏡面大小改變)，調制出光面的光學分佈，其加工型式如圖 1 所示。切削方式的優點在於輝度的提高及製造上的方便，輝度提高的原因為光源擴散角的減小，使得正面光源增強，可因此減少擴散板及稜鏡片的使用量，另外在出光面亦使用切削方式製作與36 稜鏡片結構類似的鏡面設計，更能增加輝度提高的效果。 二、加工結果與討論二、加工結果與討論 導光板模仁之微溝加工是一須長時間進行之工作，其加工製程如圖 2 所示。本加工之進行係依據模仁設計內容，採用銅質材料為模仁材質，使用鑽石刀具進行模仁加工，加工進行方式係使用 CNC 磨床為加工設備，利用該項設備三軸向靜壓滑軌對超精密加工獨特之吸震穩定性與高精度
6、位置控制之特性，於主軸(Y 軸)立柱上設計刀塔及刀座微調機構，將工件安置固持於磨床台盤之夾具內，利用床台裝設之 CCD 攝影機進行刀具定位，校正與磨耗量測，如圖 3 所示。加工完成之模仁則使用光學顯微鏡進行加工品質檢測，以驗證能符合設計精度要求，加工完成之模仁如圖 4 所示，模仁表面品質檢測結果如圖5 所示。 三、討論與分析三、討論與分析 本研究主要目的在於導光板模仁微溝加工模式之建立，經由此加工模式加工完成之模仁實際檢測結果分析，模仁之尺寸精度可控制在1m 以內，其一體化射出成形導光板之輝度均一性方面可達到預期之結果，並可提升 1015之輝度表現，同時可因而縮短導光板模具開發時程至一個月以內
7、，在商業上具有相當之實用性。 參考文獻參考文獻 1. 陳慶偉、劉正舜, ”背光模組技術介紹”，電子與材料, Vol.1, pp.104 - 107, 1999. 2. Yuji Furukawa and Nobuyuki Moronuki, “Effect of material properties on ultra precise cutting processes”, Annals of the CIRP, Vol.37, No.1, pp.113 - 116, 1988. 3. Toshimich Moriwaki and Koichi Okuda, “Machinability of
8、 copper in ultra-precision micro diamond cutting ”, Annals of the CIRP, Vol.38, No.1, pp.115 - 118, 1989. 4. Giichi Ohmori and Saburo Takada, “Primary factors affecting accuracy in ultra-precision machining by diamond tool”, Bull. Japan Soc. Of Prec. Engg., Vol.16, No.1, pp.3-7, 1982. 圖 1.導光板模仁加工型式 37 模仁圖模仁前加工模仁SetupV-Grooving模仁清洗模仁檢驗NC程式刀具定位刀具訂製機器準備模仁圖模仁前加工模仁SetupV-Grooving模仁清洗模仁檢驗NC程式刀具定位刀具訂製機器準備圖 2.導光板模仁加工製程 圖 3. 模仁定位過程 圖 4.加工完成之 3.5 吋導光板模仁 圖 5.導光板模仁檢測(200X)
